孫愛民

自主研發(fā)是一條漫長而艱險的路，雖然中國航空發(fā)動機實現(xiàn)了從第二代向第三代的跨越，可民用發(fā)動機幾乎還是空白。中央擬成立的這個專為研制航空發(fā)動機的企業(yè)也許會帶來新變化

2016年4月12日，成都航宇超合金技術有限公司（下稱成都航宇），向外界展示其研發(fā)的高溫合金產(chǎn)品、多款航空發(fā)動機葉片和燃氣輪機葉片，這項成果被視為中國航空工業(yè)的一項突破。高溫合金材料、單晶渦輪葉片，是制造航空發(fā)動機和燃氣輪機的關鍵材料。

去年11月，當中國自主研制的C919大型客機首架機正式下線時，輿論“歡呼雀躍”，但隨之而來的討論卻發(fā)生逆轉(zhuǎn)，因為C919零部件的國產(chǎn)化率約不足50%。航空發(fā)動機，正是中國航空界的痛點。

繼英國、法國、美國、俄羅斯之后，中國因幾款自主研發(fā)的軍用發(fā)動機，成為第五個能夠自主研制航空發(fā)動機的國家。但國產(chǎn)航空發(fā)動機與航空發(fā)達國家相差較大，即使與烏克蘭相比也差十年以上。

中國的航空發(fā)動機實現(xiàn)了從第二代向第三代、從渦噴向渦扇的跨越，從中等推力向大推力邁進，不過，軍用發(fā)動機種類不全，民用發(fā)動機幾乎仍是空白。

過度依賴進口與仿制

“在中國工作十幾年，我非常困惑，中國為什么沒有自己的民用航空發(fā)動機？”年近80歲的薛國航接受《財經(jīng)》記者采訪時說。

出生并成長于美國的薛國航，在航空界打拼逾60年，曾擔任美國阿波羅登月計劃太空船動態(tài)分析工程師，在美國擁有自己的飛機制造公司。十多年前，薛國航為打開中國通用航空市場（從事公共航空運輸以外的民用航空活動），在廣東珠海成立珠海雁洲飛機制造公司（下稱雁洲公司）。

雁洲公司現(xiàn)上馬了兩條飛機生產(chǎn)線，擁有年產(chǎn)300架通用航空飛機的生產(chǎn)能力，但其所用的發(fā)動機進口自奧地利。

進口發(fā)動機價格昂貴，“發(fā)動機的進口成本約占整機成本的三分之一”，薛國航表示，技術不能總是受制于人。去年，他決定公司斥資千萬美元，組建自己的發(fā)動機研制團隊。

發(fā)達國家歷來嚴禁向國外轉(zhuǎn)讓航空發(fā)動機核心技術，西方國家之間也不例外。中國航空發(fā)動機起步于薄弱的工業(yè)基礎，建國初期，為滿足部隊裝備的急需，采用的是引進生產(chǎn)和測繪仿制國外產(chǎn)品。

航空發(fā)動機是綜合性高技術，特別是高壓、高溫、高速、旋轉(zhuǎn)和化學反應交織在一起，涉及多領域，且許多基礎科學問題需要解決。

仿制與合作的道路無法抵達核心技術的終點站。航空發(fā)動機先進與否，主要從性能指標與可靠性兩方面綜合評價。北京航空航天大學航空科學與工程學院飛機系主任黃俊分析，在仿制基礎上研發(fā)的發(fā)動機，性能方面國內(nèi)有的甚至高于發(fā)達國家，但可靠性方面做得不足，“性能不好最多使飛機功率不高或者油耗過高，可靠性卻直接與生命相關”。

就飛機發(fā)動機而言，民用機型與軍用機型的發(fā)動機在技術上并沒有太大區(qū)別，只是民用航空發(fā)動機對精密度、穩(wěn)定性的要求比軍用發(fā)動機高。

60多年來，中國都是以軍用發(fā)動機為主。在維護修理、測繪仿制、改進改型等方面，國內(nèi)生產(chǎn)了幾十個型號、近10萬臺各型發(fā)動機。但長期的測繪仿制思維，過度依賴國外產(chǎn)品與技術使發(fā)動機創(chuàng)新動力大打折扣?！霸瓌?chuàng)技術太少，與世界水平存在較大差距?！敝锌圃涸菏?、工程熱物理專家徐建中表示。

目前，國產(chǎn)航空發(fā)動機基本是在陳舊型號的基礎上進行改進，甚至是在40年前設計的發(fā)動機上進行提高功率、降低油耗等性能方面的改進。原因是，專利引進或測繪仿制的發(fā)動機型號過多，延續(xù)時間過長；且在仿制過程中，沒有安排足夠的經(jīng)費和精力去消化吸收，使許多關鍵技術并沒有吃透，對促進自主研發(fā)的作用有限。

航空發(fā)動機的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展起源于歐洲，上世紀40年代，美、前蘇聯(lián)兩國開啟了渦輪噴氣發(fā)動機的研制，最初也是購買英國產(chǎn)品仿制，但兩國只仿制了一輪，便很快轉(zhuǎn)向自主研制的發(fā)展道路。

國外研發(fā)奉行的是“動力先行”。所謂動力先行，主要是指發(fā)動機的關鍵技術預研、材料工藝技術、基礎設備條件建設要先行，還要提前進行核心機與驗證機的綜合技術驗證。

在“動力先行”原則的指導下，飛機設計與發(fā)動機研發(fā)往往是分開進行。

然而，在國內(nèi)，長期以來，這兩項工作都是由中國航空工業(yè)集團公司同時開展，而且發(fā)動機的研發(fā)是跟隨飛機型號的，即要研制一款飛機，才會去研發(fā)一款配套的發(fā)動機。這導致如果飛機項目下馬，發(fā)動機研發(fā)也得下馬，或者如果與國外談成合作項目，在研的發(fā)動機研究項目也將被中止，前期的研發(fā)投入付諸東流，積累的研發(fā)成果也很難適用于下一個型號。

一位航空發(fā)動機業(yè)內(nèi)專家介紹，國內(nèi)在研發(fā)設計“殲十”時，飛機早于發(fā)動機先設計出來，發(fā)動機的研發(fā)項目一度被叫停，后來前蘇聯(lián)解體，“殲十”用上了俄羅斯的發(fā)動機，上述項目的支持便被中斷。

“運十”的研制也碰到同樣的狀況。當時中美關系緩和后實現(xiàn)了發(fā)動機的交易，專為“運十”配套的發(fā)動機研發(fā)項目被中止。

黃俊告訴《財經(jīng)》記者，“直十”剛開始研制時，中國與美國普惠公司達成購買協(xié)議，美方發(fā)現(xiàn)發(fā)動機將用于武裝直升機后便停止交易，后來通過與烏克蘭技術合作才成功生產(chǎn)?！皣鴥?nèi)發(fā)動機的研發(fā)生產(chǎn)過度依賴國外合作與技術，假如不能買或者買不來的話，中國的自主研發(fā)可能更強。”

自主研發(fā)是一條漫長而艱險的路：美國從粉末冶金渦輪盤技術開發(fā)到大量應用一共用了12年；國外二代戰(zhàn)機研制周期為5年-7年，發(fā)動機為7年-8年；三代戰(zhàn)機研制周期為6年-10年，發(fā)動機為10年-15年；四代戰(zhàn)機研制周期為10年，發(fā)動機的研制周期長達15年-18年，甚至更長。

可是，在國內(nèi)非但未能潛心做長期專注研發(fā)，還讓許多引進項目擠掉或者削弱了自主研制工作，占用大量的人力、物力和資金。

發(fā)動機的研發(fā)與制造需要經(jīng)驗與時間的沉淀，進口、仿制代替不了技術的積累。“烏克蘭的直升機發(fā)動機產(chǎn)業(yè)就是繼承了前蘇聯(lián)的遺產(chǎn)，才能在歐盟、美國與俄羅斯之外開辟自己的市場?！眹鴥?nèi)一位著名的航空發(fā)動機專家對《財經(jīng)》記者分析。

材料終于有了突破

發(fā)動機的核心部件是空氣壓縮機、燃燒室與渦輪。空氣壓縮機在低溫環(huán)境下工作，燃燒室與渦輪則為高溫環(huán)境。中國在冷端部件方面有很大進展，甚至有歐美公司把空氣壓縮機的制造外包給中國公司來做，但是，最難的渦輪研制還沒有顯著進展。

燃燒室與渦輪都在1000攝氏度以上高溫環(huán)境下工作，對材料本身與散熱是很大的考驗。30年前，黃俊還在讀書時，航空業(yè)界就在研究耐高溫材料，現(xiàn)在仍未解決，“幾十年來國內(nèi)都認識到工藝與材料方面不足，具體到哪個部件存在什么問題不清楚，都說是‘綜合問題?！?/p>

用于裝配發(fā)動機熱端的高溫合金技術嚴重落后于國外，是渦輪研發(fā)的短板之一。即便是輕型的通用航空機型，如雁洲公司生產(chǎn)飛機所使用的材料，也從國外進口?！皣鴥?nèi)造的鋁合金材料不能用于飛機機身，更別提用于發(fā)動機。”薛國航說。

目前，國產(chǎn)最先進的“太行”發(fā)動機仍未使用單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤，這在國外第三代航空動力裝置中已被廣泛使用。國內(nèi)仍以相對落后的多晶技術為主，且成材率、使用壽命與航空發(fā)達國家比，有不小差距。

單晶高溫合金葉片是航空發(fā)動機熱端最為關鍵的部件之一，被譽為“皇冠上的明珠”，其服役環(huán)境極為苛刻，在高溫、腐蝕環(huán)境下承受大載荷，而且要上有千小時的壽命。國際上的單晶合金材料已發(fā)展到第四代，承溫能力提升到1140℃，接近金屬材料使用溫度極限。

此次，成都航宇公布的高溫合金產(chǎn)品、多款航空發(fā)動機葉片和燃氣輪機葉片，基本覆蓋了目前國內(nèi)在役、在研的所有機型。國際權(quán)威第三方檢測機構(gòu)美國麥錫金屬處理技術服務有限公司出具的一份檢測報告表明：送檢的單晶葉片在高溫拉伸性能、高溫持久性能、宏觀金相、顯微組織等方面的測試結(jié)果，均符合歐美標準。

國內(nèi)在航空材料的基礎研究領域滯后、高端研發(fā)人才匱乏。成都航宇在三年內(nèi)出成果，首先是通過“千人計劃”，先后引進12位海外專家。

成都航宇是陜西煉石有色資源股份有限公司（000697.SZ）的全資子公司。煉石有色一位負責宣傳的工作人員接受《財經(jīng)》記者采訪時表示，核心專家為擁有30年航空發(fā)動機供應鏈管理經(jīng)營的王立之，曾任英國羅羅公司上海分公司亞太區(qū)供應商發(fā)展執(zhí)行官，與亞太區(qū)供應鏈質(zhì)量技術執(zhí)行官。葉片制造由來自美國麻省理工學院的博士負責，合金制造則由來自英國劍橋的博士負責。

成都航宇還從國外引入“單晶爐、焙燒爐、壓蠟機”等核心設備，建設了一條年產(chǎn)80噸含錸高溫合金生產(chǎn)線和一條年產(chǎn)5.5萬片單晶渦輪葉片生產(chǎn)線，項目投資8億元。

煉石有色擁有世界第五大錸礦資源。錸主要用作超耐熱合金與催化劑，熔點為3182攝氏度，是典型的新材料，近年發(fā)展的含錸單晶高溫葉片被用于新一代航空發(fā)動機中。全球錸消費結(jié)構(gòu)中，渦輪發(fā)動機部件占錸消費的60%。2012年，煉石有色依托已掌握的鉬錸分離技術，開始進軍航空航天高端材料行業(yè)。

上述煉石有色人士表示，發(fā)布會公布的產(chǎn)品將在成都航宇的體系認證和客戶認證完成后，進入正式量產(chǎn)并實現(xiàn)銷售。

發(fā)動機專項再受關注

航空發(fā)動機是個“燒錢”的行業(yè)，一型發(fā)動機研制費需要幾十億元，而中國通常研制一個型號經(jīng)費要比國外相應型號經(jīng)費少一個數(shù)量級，這使一些耗錢耗時的項目的關鍵試驗被省卻，致使一些關鍵技術和試驗數(shù)據(jù)缺失。

美國從20世紀60年代開始，由軍方和政府相繼實施了十幾個航空動力研究計劃。過去50年中，美國在航空發(fā)動機領域的累計投入達到1000億美元。一位業(yè)內(nèi)人士在接受央視采訪時曾稱，50年里，中國航空發(fā)動機研發(fā)投入只有5億元。

研發(fā)經(jīng)費不足常常為業(yè)內(nèi)研究專家所詬病。航空發(fā)動機幾乎涉及了工程領域的所有學科，周期長、風險大，靠零打碎敲的投入和“游擊式”的研發(fā)，難以形成完整的研制、生產(chǎn)技術體系。2012年，全國政協(xié)委員甘曉華，提交了一份將航空發(fā)動機列為國家重大科技專項的提案。他在提案中提到，中國將發(fā)動機作為飛機的附屬品方式，要有一型飛機研制才能有一型相應的發(fā)動機立項，立了項才能有經(jīng)費支持。這種被動的“游擊式”發(fā)展方式嚴重制約了發(fā)動機研制、生產(chǎn)技術體系的發(fā)展和完善，難以形成完整的發(fā)動機型號譜系。

如果將航空發(fā)動機列入專項，意味著少則數(shù)百億、多則上千億元的科研經(jīng)費投入，需在國家統(tǒng)籌之下，規(guī)劃和實施其研發(fā)、生產(chǎn)戰(zhàn)略，至少在研發(fā)經(jīng)費上縮短與美國的差距。通過相關人力、財力和物資力量，打破部門界限，群策群力，進行關鍵技術攻關和資源集成，建立航空發(fā)動機技術體系和規(guī)劃航空發(fā)動機型號譜系。

2012年全國“兩會”以后，航空業(yè)界、學界與媒體對航空發(fā)動機列入國家重大科技專項寄予極大的期待，各方傳遞出的信息好像項目啟動是板上釘釘?shù)氖?。但三年過去了，立項的事毫無進展。

一位參與“我國航空發(fā)動機和燃氣輪機工程咨詢研究報告”的工程院院士告訴《財經(jīng)》記者，項目之所以停滯了這么多年沒有進展，主要在于體制沒有理順，“幾百億的科研經(jīng)費怎么分配？媒體關注的不是哪些關鍵的技術有望突破，而是哪家相關的股票要漲，哪家公司得利。這也從側(cè)面反映了重大科技專項背后的利益鏈條多么復雜”。

2015年政府工作報告提出，要實施航空發(fā)動機、燃氣輪機等重大項目，加大國防科研和高新技術武器裝備建設力度。按照慣例，每年度政府工作報告中提到的重點工程，后續(xù)都會獲得政策的有效落實，航空發(fā)動機專項的推出被業(yè)內(nèi)認為“最真實”的一年。不過這一年，航空發(fā)動機專項仍沒有太大“動靜”，只在2015年5月，國務院印發(fā)《中國制造2025》規(guī)劃中，將航空發(fā)動機作為重點發(fā)展領域。

上述工程院院士稱，“直到現(xiàn)在，中航工業(yè)與北京航空航天大學還在爭論項目辦公室設在哪里?！?/p>

2016年初，一個重大利好消息再度調(diào)動起業(yè)界人士的熱情。2月25日，工信部部長苗圩在國務院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會上表示，工信部今年一個重點任務就是要啟動實施飛機發(fā)動機和燃氣輪機重大專項。這一專項行動聚焦渦扇、渦噴發(fā)動機領域，同時兼顧有一定市場需求的渦軸、渦槳和活塞發(fā)動機領域，主要研發(fā)大涵道比大型渦扇發(fā)動機、中小型渦扇/渦噴射發(fā)動機、中大功率渦軸發(fā)動機等重點產(chǎn)品。

3月再度傳出消息，中央擬成立中國航空發(fā)動機集團有限公司，專為研制國產(chǎn)航空發(fā)動機。一些分析人士認為，這意味著被譽為“發(fā)動機三劍客”的成發(fā)科技、中航動控和中航動力可能從中航工業(yè)中獨立，航發(fā)集團組建進入實質(zhì)性階段。